Покоренная плазма

Глава III Ток через газы

Заглянем в далекое прошлое и посмотрим, как удалось человеку получить первую «искусственную» плазму.

…Мы в Англии конца XVII века. Об электричестве знают столько же мало, как во времена Фалеса Милетского. Правда, ученые все чаще и чаще задумываются над загадкой электрических сил, проводят опыты по электризации янтаря и других тел, но это больше напоминает забаву, чем науку.

Еще не была изобретена паровая машина и, кроме силы падающей воды и ветра, люди не знали других источников энергии. Вся деятельность человека, в том числе и научная, была под большим влиянием религии.

Итак, Англия, 1698 год. Некий доктор Воль, как и другие его коллеги-ученые, занимается физическими опытами. Пробует и он электризовать янтарь.

Однажды доктору попался большой кусок этой затвердевшей смолы. Воль решил посильнее наэлектризовать его. Долго натирал он кусок янтаря шерстью, изрядно утомился, но своего занятия не бросал. Вдруг из янтаря выскочила искра длиной не меньше двух сантиметров. «При этом раздался такой звук, точно в печке треснул уголь», — так описывал этот случай сам ученый.

Почему я говорю об этой искорке, полученной более двух с половиной веков назад таким несовершенным способом? Да потому, что это был первый искусственный разряд электричества в газе, первый кусочек плазмы, созданный человеком. Одновременно это был один из первых шагов в развитии учения об электричестве.

Так у природной искры — молнии появился «двойник» на земле — искровой электрический разряд.

Кстати замечу, что само слово «разряд» появилось много позже после опытов доктора Воля.

Почти через полстолетия после этого события житель немецкого городка Лейдена Мушенбрек построил первые кладовые для электричества — лейденские банки.

Представьте себе большой круглый стакан из стекла. Внутренняя и наружная поверхности стакана оклеены станиолем — серебристой бумагой, наподобие той, в которую заворачивают шоколадные конфеты. Это и есть лейденская банка, или конденсатор. Если при помощи проводов подключить к обкладкам этого конденсатора электростатическую машину и начать ее вращать, то на обкладках лейденской банки скопятся заряды противоположных знаков. Если замкнуть накоротко обкладки, заряды уничтожатся. А в момент замыкания возникнет электрическая искра.

Вот отсюда и пошло название «электрические разряды». Оно прочно вошло в нашу речь и сейчас употребляется всюду даже тогда, когда ток через газ получается без каких-либо конденсаторов.

Искровой разряд возникает при большом давлении газов, когда между электродами приложено высокое напряжение. Чтобы пробить слой воздуха толщиной всего пять сантиметров, при электродах-шарах диаметром по метру требуется напряжение в сто тысяч вольт. Чем меньше диаметр шаров разрядника, тем меньшее напряжение нужно для пробоя газа. При искровом разряде в плазме заряды образуют узкие, ярко светящиеся каналы, распространяющиеся с огромной скоростью.

Как только на электродах напряжение достигнет своей первоначальной величины, вслед за первой искрой проскакивает вторая, третья и т. д.

Ученые определили, что внутри безобидной на вид электрической искры температура на мгновение достигает десяти тысяч градусов! Такая температура может быть причиной дополнительной ионизации газа за счет тепла. Поэтому мы вправе считать, что искра — это небольшой кусочек солнца, изготовленный с помощью приборов.

Сейчас ученые получают всевозможные искровые разряды. Некоторые из них обладают такой мощностью, что соперничают с молнией. Создавая их в лабораториях, ученые исследуют механизм развития грозовых разрядов.

Получены и такие искровые разряды, которых нет в природе. Так называемый скользящий искровой разряд получают при разряде между плоским электродом и стержнем, разделенными стеклянной или эбонитовой прокладкой. Разряд обтекает прокладку и создает очень красивое зрелище.

По фигурам, созданным скользящим разрядом, определяют величину напряжения, приложенного между электродами. Это необходимо, например, при исследованиях молний.

В одной из книг, вышедших в России в начале прошлого века, было помещено описание физического явления, ранее не известного науке.

Оно описывалось так:

«…Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля… и если металлическими изолированными направлятелями… сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ярко освещен быть может…»

Книгу эту издал профессор физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, а впоследствии академик Василий Владимирович Петров. Приведенные выше слова были первым в мире описанием электрической дуги.

Тогда многие увлекались опытами с электричеством, подобно тому как сейчас увлекаются радиолюбительством. Опыты эти были несложны: люди брали цинковые и медные кружочки, между ними прокладывали суконную ткань, смоченную в уксусе, — и источник электричества готов. По имени изобретателя его называют вольтовым столбом.

Это уже не электростатическая машина с вращающимися янтарными шарами, способная на мгновение зажечь искру, — вольтов столб может создавать в электрической цепи постоянный непрекращающийся ток. Этот ток можно почувствовать, если проводами от вольтова столба прикоснуться к кончику языка. Язык начинает щипать, и чем больше взято металлических кружков, тем сильнее щиплет язык. А если сделать большой вольтов столб, то можно получить искры — более яркие, более «жирные», чем у электростатической машины.

Однако тогда было немного людей, которые в этих опытах видели не только забаву. Среди них был и Василий Петров. Дни и ночи возится он с вольтовыми столбами. Еще не изобретен вольтметр, и ученый, срезав кожу с пальцев, сам становится вольтметром, определяя по силе электрических «уколов» достоинства собранных им батарей.

Академик Петров решается провести особенный опыт. Он превращает в кружочки все свои запасы меди и цинка и собирает столб небывалой длины. Ученый торопится: стоит просохнуть хотя бы одной из четырех с лишним тысяч прокладок, и придется все начинать сначала.

Опыт ученого блестяще удался. Не отдельные искры, а яркое пламя вспыхнуло между угольными электродами. Этот сплошной, слегка изогнутый жгут плазмы позднее был назван дугой.

Работы Петрова были опубликованы только на русском языке, иностранные ученые о них не знали. Поэтому долгое время открытие дугового разряда приписывалось английскому ученому Дэви.

Академик Петров был верным последователем Ломоносова. Как и его великий учитель, он прежде всего думал о том, как и где применить открытое явление.

Поражаешься прозорливости ученого. Создав дуговой разряд, он указал, где его можно применить для освещения.

А когда вместо древесных углей он не поставил ничего, а просто сблизил провода, расплавив их, то добавил: можно использовать и для плавки металлов!

Сейчас посмотрим, что представляет собой плазма дугового разряда. Дуга — это короткое замыкание электродов жгутиком плазмы. Для ее возникновения нужен более мощный источник тока, чем тот, с помощью которого получают электрические искры.

Благодаря высокой температуре внутри шнура плазмы образование заряженных частиц — ионов и электронов — происходит главным образом за счет соударений молекул газа между собой. Удары так «крепки», что оканчиваются отрывом электронов от атомов.

В последние десятилетия широкое применение получил дуговой разряд при пониженном давлении газа. Такая низковольтная дуга очень похожа на тлеющий разряд, но имеет большую плотность тока.

Может сложиться мнение, что там, где возникает плазма, обязательно выделяется много тепла, непременно имеет место высокая температура. Действительно, не говоря о Солнце, звездах, ядерных взрывах, рождающих целые моря раскаленной плазмы, даже внутри обыкновенной электрической искры температура на мгновение подпрыгивает до десятка тысяч градусов. Но ведь и жизнь плазмы в искре измеряется ничтожными долями секунды. А сейчас я расскажу о таком электрическом разряде, который рождает плазму, но температура ее чуть-чуть выше температуры человеческого тела.

Разряд этот называется тлеющим. Это название говорит само за себя. Ведь и тлеющие головни нельзя считать жарко горящим костром. Но, как в тлеющем костре идет процесс горения, так и в плазме тлеющего разряда совершаются такие физические процессы, которые дают нам право считать ее вполне «равноправной».

Тлеющий разряд — один из наиболее интересных и своеобразных видов газового разряда. Получается он, как правило, при давлениях газа, значительно меньших атмосферного. Значит, для того чтобы он возник, нужна разрядная трубка и откачивающий насос. Помните опыт, в котором плазма преподнесла сюрприз с законом Ома? Сделал это тлеющий разряд, который мы зажгли в остатках воздуха. Другие виды разрядов тоже, как правило, не подчиняются закону Ома, но в тлеющем разряде эта закономерность обнаруживается наиболее легко.

Если дуга представляет собой жгут плазмы, различные участки которого мало отличаются друг от друга, то тлеющий разряд не таков: в нем легко найти катодные и анодные участки разряда. Приглядимся внимательно к светящейся трубке с тлеющим разрядом. Мы заметим, что анод и катод покрыты тонкой светящейся пленкой. Пленку светящейся плазмы у анода ученые назвали анодным свечением, а пленку у катода — первым катодным свечением.

Почему первым? Разве еще есть катодное свечение? Есть. Оно начинается после темного катодного пространства и называется отрицательным тлеющим свечением.

Если продвигаться от катода к аноду дальше, то за отрицательным тлеющим свечением снова будет несветящийся участок трубки. Это — так называемое фарадеево темное пространство. Оно как бы отделяет катодные части разряда от анодных: слева — катодные, справа — анодные.

Бóльшую часть длины трубки занимает положительный столб разряда. Он тянется от фарадеева темного пространства почти до самого анода. Если каким-либо способом измерить напряжение на отдельных участках разряда, то окажется, что напряжение вдоль разряда падает неравномерно. Самый больший перепад напряжения — несколько сот вольт — имеется между катодом и отрицательным тлеющим свечением, хотя расстояние между ними невелико.

Это говорит о том, что электрические силы в разрядном промежутке распределены неравномерно: вблизи катода они сильнее действуют на заряженные частицы, чем, например, в положительном столбе.

В тлеющем разряде, как и во всяком другом, есть два встречных потока зарядов: электроны движутся к аноду, а положительные ионы — к катоду. Последние вблизи катода сильно разгоняются и, ударяясь о катод, выбивают из него электроны. Эти электроны подхватываются электрическим полем, на своем пути ионизируют газ и заставляют его светиться.

Ученые потратили немало усилий, прежде чем выяснили, почему так неравномерно электрическое поле в пространстве катод — анод, почему движение зарядов напоминает движение воды в порожистой горной реке. Причиной оказалось то, что во время разряда в трубке возникают так называемые пространственные заряды. Например, в темном катодном пространстве оказывается больше положительных зарядов — ионов, потому что электроны значительно легче ионов и электрические силы «выметают» их быстрее, чем ионы. В результате число ионов преобладает над числом электронов и в данном месте возникает положительный пространственный заряд.

Возникают пространственные заряды и в других частях разряда.

Сказанного достаточно для того, чтобы понять сложность поведения зарядов в тлеющем разряде.

Тлеющий разряд привлекает внимание многих ученых. Он давно поставлен на службу человеку. Поэтому, когда вы слышите слова «тлеющий разряд», не думайте, что плазма этого разряда способна только «тлеть», не принося никакой пользы. Нет, она способна «работать» ничуть не меньше и не хуже, чем плазма других, более мощных разрядов.

Современная техника часто пользуется электрическими напряжениями в десятки и в сотни тысяч вольт. Появление устройств на такие напряжения столкнуло специалистов с интересным явлением. Оно выражалось в том, что около металлических деталей, особенно заостренных, находящихся под высоким напряжением, появлялся светящийся слой ионизированного газа — своеобразная корона. Сомнений быть не могло: на этих деталях возникал электрический разряд.

Разряд этот без всякого на то «разрешения» расходовал драгоценные киловатт-часы электроэнергии, мешал правильной работе тех или иных установок.

Чтобы успешно бороться с каким-либо вредным явлением, нужно хорошо его изучить. Ученые справились с этой задачей, и сейчас с коронным разрядом не только успешно борются, но и в определенных случаях заставляют его приносить пользу.

Что же удалось узнать про коронный разряд?

Оказывается, этот разряд возникает только тогда, когда электрическое поле в разрядном промежутке очень неравномерно, искажено. Для этого один или оба электрода должны быть заострены, или, как говорят, должны иметь малый радиус кривизны. Кроме того, в отличие от тлеющего разряда давление газа должно быть достаточно большим.

Предположим, мы решили получить коронный разряд в воздухе. Для этого возьмем обыкновенный шаровой разрядник, в котором один шар заменим конусообразным острием.

Подключив к этим электродам источник высокого напряжения, начнем постепенно увеличивать напряжение, приложенное к разрядному промежутку.

Амперметр, еще до появления разряда, покажет очень небольшой ток. Это возник так называемый тихий разряд. Электрические силы, появившиеся в пространстве катод — анод, создали движение ионов и электронов-одиночек, возникающих, например, под влиянием космических лучей. Тихий разряд почти невидим, в нем еще нет плазмы.

Но вот прибавили напряжение. На острие появляется светящаяся точка. С ростом напряжения она все больше и больше увеличивается, все ярче и ярче начинает светиться. Этот слой плазмы с острыми язычками, прилепившийся к электроду, и есть корона.

Около острия электрические силовые линии сгущены, поле здесь сильнее действует на заряженные частицы. Благодаря этому электроны оказываются в состоянии ионизировать газ и образовывать лавины зарядов. Вне коронирующего слоя ионизации газа нет.

Как же там образуется ток? Кто выполняет роль переносчиков зарядов?

Делают это ионы, либо положительные, либо отрицательные, в зависимости от того, какой электрод коронирует. Коронный разряд, полученный по схеме, изображенной на рисунке, возникает у катода, так как именно катод заострен. В непосредственной близости от острия в светящемся слое плазмы происходит ионизация молекул и атомов газа. Положительные ионы притягиваются к острию, а электроны устремляются за пределы плазмы к шару-аноду. Они «прилипают» к нейтральным молекулам и образуют отрицательные ионы. Эти ионы и являются переносчиками зарядов в сторону анода.

Если оба электрода заострены, то в разрядном промежутке образуется встречное движение ионов того и другого знака.

Коронный разряд потребляет ток небольшой величины. Если увеличивать напряжение, питающее коронный разряд, то между электродами начнут прыгать искры. Коронный разряд переходит в искровой или даже в дуговой.

Однако может быть и так: если электроды размещены близко друг от друга или если они не заострены, то никакими ухищрениями коронный разряд получить не удастся. При достаточно большом напряжении сразу начнется искровой разряд. Или дуговой, если источник тока обладает необходимой мощностью.

Знание законов возникновения и существования коронного разряда позволило создать аппараты и приборы, которые стали выполнять работу, недоступную другим видам электрических разрядов.

До сих пор мы говорили о разрядах, питаемых током постоянным. Электроды при этих разрядах имеют вполне определенное назначение. Один из них — катод — служит «пристанью» для положительных зарядов, а второй — анод — для отрицательных. Существующее между ними электрическое поле действует на заряды в одном определенном направлении и с вполне определенной силой. «Узор» силовых линий в нем почти неизменен.

Ученые задались вопросом: что будет, если разрядную трубку питать не постоянным, а переменным током? Будет ли в этом случае возникать плазма, а если и будет, то чем она отличается от плазмы, полученной при постоянном токе?

Сейчас на все эти вопросы наукой получены ответы, хотя в целом высокочастотные разряды пока исследованы меньше, чем разряды на постоянном токе.

Когда трубка подключена к источнику переменного тока, электроды непрерывно меняются своими ролями. Если в данный момент один электрод, например, левый, является катодом, а второй, правый, — анодом, то тотчас с переменой направления тока на обратное левый электрод станет анодом, а правый — катодом. Такая смена «ролей» происходит с той частотой, с какой изменяется направление тока в цепи.

От частоты и зависит поведение плазмы в разряде.

Если трубка питается током низкой частоты, не превышающей, скажем, 500 герц, то разряд почти ничем не отличается от разряда на постоянном токе. Заряды при каждой вспышке разряда успевают перестроиться и на короткое время найти «положенные» места. Правда, наблюдая за разрядом, мы не увидим ни катодных, ни анодных его частей, потому что наш глаз воспринимает свечение как прямого, так и обратного разряда. А специальные приборы — стробоскопы — позволяют рассматривать разряд в течение каждого полупериода изменения тока.

Но картина резко меняется, если частота питающего тока достигает сотен тысяч и миллионов герц. Обычно этот ток вырабатывают специальные ламповые генераторы, или, иными словами, генераторы радиоволн.

Ток в разрядном промежутке настолько быстро изменяется по величине и направлению, что заряженные частицы, особенно ионы, не успевают занимать положенные места и лишь совершают колебания под действием быстропеременных электрических сил.

Такой высокочастотный разряд имеет свои особенности, свой «рельеф».

В тлеющем высокочастотном разряде, например, положительный столб занимает середину трубки. С обеих его сторон располагается по одному темному фарадееву пространству, а около каждого электрода можно увидеть катодные части разряда. Создается впечатление, что из двух обычных разрядов на постоянном токе получили один высокочастотный.

В тлеющем разряде на постоянном токе большую роль играли электроны, выбитые из катода. Здесь этого нет. Катод почти не участвует в ионизации, а образование ионов происходит за счет электронов, имеющихся в самой плазме.

С помощью специальной аппаратуры удалось получить такие же высокочастотные разряды, которые есть на счету у постоянного тока. Если взять обыкновенный алюминиевый или медный диск и под ним установить конический электрод — острие, то на этом острие при подведении высокочастотной энергии можно получить и искровой, и коронный, и дуговой разряды. Тип разряда будет зависеть от мощности источника тока, формы и расстояния между электродами и от частоты электромагнитных колебаний, вырабатываемых генератором.

Но радиоволны позволяют получить разряды, которые не доступны постоянному току. Поместив внутрь катушки индуктивности разрядную трубку с разреженным газом, можно заставить этот газ превратиться в плазму в виде кольца. Сделает это высокочастотное электромагнитное поле, пульсирующее вокруг витков катушки.

Это так называемый безэлектродный кольцевой разряд.

Если к острию-электроду подвести электромагнитные колебания очень высокой частоты, то на конце острия появится столбик плазмы в виде пламени свечи или факела. Этот разряд назван факельным. Стоит уменьшить частоту питающего тока, факельный разряд превратится в коронный, представляющий собой «букет» плазмы с многочисленными трепещущими языками.

Плазма высокочастотных разрядов живет по иным законам, чем плазма, полученная пропусканием постоянного тока, а на молекулы газа она действует иначе. Это заставляет ученых усиленно изучать высокочастотные разряды, чтобы получить их новые применения.

Вы уже немало узнали о строении плазмы, о поведении невидимых заряженных частиц, из которых она состоит. Когда вы читали об искре, дуге, тлеющем, коронном и других разрядах, у вас, наверно, возникал вопрос, а как ученые разгадали, открыли все тонкости взаимодействия миллиардов ионов и электронов, находящихся в каждом кубическом сантиметре плазмы? Как удалось им заглянуть в невидимое?

Вопрос этот интересный, и я остановлюсь на нем, правда, мне будет нелегко на нескольких страницах рассказать хотя бы об основных видах «оружия», которым осуществляется штурм плазмы.

Но вначале о том, как получить плазму.

— Очень просто! — скажете вы. — Откачать из трубки побольше воздуха, включить высокое напряжение — и плазма готова.

Но ученые так поступают редко. Действительно, разряд, полученный в остатках воздуха, — вещь неопределенная. В каком газе он получен? В азоте? В кислороде? В углекислом газе, который тоже есть в воздухе? Такая неопределенность ученых не устраивает. Ведь от состава газа, служащего «материалом» для плазмы, зависят ее поведение и свойства.

Поэтому чаще приходится вначале откачивать из трубки весь воздух, а потом впускать вместо него тот газ, плазма которого подвергается исследованию.

Обычно для этой цели используются инертные газы: гелий, неон, аргон, криптон и ксенон. Но часто плазму получают в парах ртути, натрия и других металлов. Без удаления воздуха из трубки в этом случае никак не обойтись.

В том опыте, которым мы проверяли закон Ома для плазмы, разрежение в трубке осуществлялось механическим насосом.

Вы знаете, что давление воздуха у поверхности земли составляет 760 миллиметров ртутного столба. Механический насос, поработав изрядное время, уменьшает давление внутри разрядной трубки до тысячной доли миллиметра. В три четверти миллиона раз!

Но ученых это не устраивает. После механического насоса они заставляют работать еще один насос — ртутный. В этом насосе нет вращающихся частей. В нем горелка, или спираль, подогревает сосуд с ртутью, и пары ртути врываются в специальную камеру, сообщающуюся с разрядной трубкой. Молекулы воздуха, оставшиеся в трубке после работы механического насоса, выходят в эту камеру и прилипают к капелькам ртути, увлекаются ими.

Ртутный насос понижает давление в разрядной трубке еще в тысячу раз. Таким образом достигается давление в одну миллионную долю миллиметра!

Но давление в миллионную долю миллиметра — это не пустота. В каждом кубическом сантиметре объема разрядной трубки еще имеются миллиарды молекул воздуха. Ученые применяют новые хитрости, чтобы выманить эти молекулы из трубки. Они помещают трубку в магнитное поле, превращают остатки газа в ионы и извлекают их из трубки мощным электрическим полем.

Приходится бороться еще с одним врагом — газом, выделяющимся из стекла и из электродов трубки. Оказывается, все твердые тела в обычном состоянии пропитаны воздухом и этот воздух может выходить в безвоздушное пространство разрядной трубки и портить все дело.

Поэтому, чтобы не допустить такого «испарения» воздуха, разрядную трубку при откачке прогревают вначале в электрической печи, а потом в электромагнитном поле высокой частоты.

Видите, сколько хлопот доставляет, казалось бы, простая операция — удаление газа из трубки!

Когда в разрядной трубке воздуха не останется почти совсем, ее наполняют тем газом, разряд в котором интересует ученого. В лаборатории имеются небольшие баллоны с различными газами, полученными с химических заводов. Завод отвечает за то, чтобы в неоне или аргоне не было других газов — примесей. Но иногда все же в лаборатории приходится делать «доочистку» газов.

Но вот трубка заполнена нужным газом до необходимого давления, подключен источник высокого напряжения, газ в трубке превратился в плазму. Теперь слово за приборами. Они тесной толпой окружают маленькую разрядную трубку и на языке, понятном исследователю, докладывают о поведении заряженных частиц, из которых состоит плазма. Одни из них сообщают о плотности, или давлении газа внутри трубки, другие — об изменении напряжения между электродами и величине тока через трубку, третьи — о поведении электродов во время разряда.

Ученые засылают внутрь плазмы своих разведчиков. Их называют зондами.

На рисунке вы видите, что между катодом и анодом располагается небольшой «столбик».

Стеклодув, который изготовляет разрядную трубку, делает и этот зонд. Он покрывает стеклом тоненькую проволочку, оставляя голым только самый конец. Потом эту проволоку пропускают через корпус трубки, запаивают — и зонд готов.

Когда в трубке вспыхнет разряд, кончик зонда принимает заряд, равный заряду той точки разряда, где этот зонд находится. Специальный вольтметр, включенный между зондом и одним из электродов трубки, например катодом, покажет величину этого заряда. Помещая зонды в разные точки разряда, ученые легко узнают, как распределяются в трубке заряды. Перепад напряжения вблизи катода при тлеющем разряде удалось обнаружить именно таким способом.

Я рассказал о самом простом зонде. Имеются зонды посложнее — в виде цилиндриков, шариков, плоских пластинок. Есть холодные и раскаленные зонды, неподвижные и перемещающиеся. Методом зондирования разряда удалось подсчитать количество электронов в разных точках разряда, процент молекул газа, превратившихся в ионы, а также энергию теплового движения электронов.

Помните, что температура тлеющего разряда чуть-чуть выше температуры нашего тела? Но это температура плазмы в целом. С помощью зондов удалось выявить, что электроны в этой чуть теплой плазме имеют энергию, соответствующую температуре в несколько тысяч градусов.

Зондовый метод не единственный. Не менее надежным является другой — оптический.

Свет — обязательный спутник плазмы. Излучает его она не беспорядочно, не как попало, а по строгим физическим законам. Десятки приборов ловят световые лучи плазмы и помогают ответить на вопросы, которые прежде ставили ученых в тупик.

Попробуйте, например, определить температуру внутри огненного шнура дуги. Ни один термометр не выдержит «жары» в тысячи градусов — он расплавится. Но ученые и не думают помещать туда термометры. Они узнают температуру газа по силе и по характеру его свечения.

Оптические приборы дают возможность, не влезая в плазму, узнать, какой процент молекул газа излучает свет, определить, с какой скоростью они движутся.

Приборы чутко реагируют на рождение новых веществ в разряде и позволяют безошибочно определить, какие примеси имеются в газе.

Подробнее о роли видимых и невидимых лучей, испускаемых плазмой, мы еще поговорим.

Большую трудность представляет изучение разрядов, которые протекают очень быстро. К таким относятся искровой разряд и все высокочастотные разряды.

При их изучении ученые часто пускают в дело осциллографы — электронные приборы, во многом похожие на телевизоры. У осциллографа тоже есть экран, на котором появляется изображение, только не людей, а зеленых светящихся линий. Эти «живые» линии-змеи говорят о многом: о том, как изменяются напряжение и ток в трубке, какие импульсы тока возникают при разряде, как начинается и как заканчивается разряд.

При изучении искровых разрядов, например, молний, большую помощь оказывает фотографирование разряда. Но для этого применяются не обычные фотоаппараты, а сверхскоростные фотокамеры. Сейчас созданы и используются камеры, которые делают в секунду сотни тысяч и миллионы снимков. На Брюссельской выставке, например, СССР демонстрировал фотокамеру, делающую тридцать три миллиона снимков в секунду!

Несмотря на свою сложность, такие приборы незаменимы при изучении разрядов. Они позволяют увидеть всю мгновенную жизнь искры или другого разряда, начиная с момента рождения и кончая исчезновением плазмы.

Но плазму «штурмуют» не только в лабораториях. Ею занимаются и ученые-теоретики, вооруженные знаниями математики и физики.

Нагромождая этажи сложных формул, эти ученые пишут математическую летопись плазмы. Они предсказывают то, что потом должен подтвердить опыт.

Ученые-теоретики и ученые-экспериментаторы сообща раскрывают законы электродинамики — науки о движущихся электрических зарядах. В этом содружестве — залог окончательного покорения плазмы.